铁路曲线桥线路中线与梁跨中线偏差计算及实测

赵 丽 军

(大秦铁路股份有限公司太原工务段，山西 太原 030013)

1 概述

《普速铁路桥隧建筑物修理规则》中技术标准第3.1.2规定：“运营桥上线路中线与梁跨设计中线的偏差,钢梁桥不应大于50 mm,圬工梁不应大于70 mm，行车速度大于120 km/h区段,钢梁、圬工梁均不应大于50 mm。超过偏差限值时应进行检算，如果影响承载能力(即K<1)或者侵入限界时，必须进行调整。”为了保证铁路桥梁(包括钢梁桥和圬工桥)线路中线与桥跨中线的偏差符合这一要求,就需要定期对偏差进行实际测量。但在实际工作环境中，铁路桥梁又有直线桥和曲线桥之分，同时又因作业人员素质高低不一，直线桥的测量还比较好操作，在曲线桥上进行线路中线与梁跨中线偏差的测量是否超限就比较复杂了，操作方式上的偏差造成数据错误率比较大，达不到预期效果。

2 测量方法步骤解析

测量分为直线桥测量和曲线桥测量。

1)直线桥测量比较简单,分别在每孔桥的两端、跨中选三个测量点就可以,现场工作人员也容易掌握，通过测量就可得出偏差结果，判断是否偏心即：测量出的偏差值与修规中的规定值进行比较,即可知道超限处所、超限值、超限方向，随之进行拨道捣固修正。

2)曲线桥测量相对就比较复杂一些。在曲线桥测量计算前得先清楚几个专业术语：

a.直缓点(ZH，直线和缓和曲线的切点)。

b.缓圆点(HY，缓和曲线和圆曲线的交点)。

c.曲中点(QZ，圆曲线中点)。

d.圆缓点(YH，圆曲线和缓和曲线的交点)。

e.缓直点(HZ，缓和曲线和直线的交点)。

缓和曲线指的是平面线形中，在直线与圆曲线、圆曲线与圆曲线之间设置的曲率连续变化的曲线。缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

3)缓和曲线的作用：

a.缓和曲率——使曲率连续变化；

b.缓和超高——使横向坡度连续变化；

c.缓和加宽——使车道加宽连续变化，增加旅客舒适度；

d.超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加稳定；

e.与圆曲线配合，增加线形美观。

3 曲线桥测量

理解有关曲线几个专业术语后，下面讲解计算曲线桥线路中线与梁跨中线的计算偏差值：首先分别对现场曲线地段每孔的跨中、两端进行现场实测,每孔测3处,逐孔进行测量。在曲线地段，线路中线与梁跨中线偏差值的计算一般采用平分中矢法进行计算。

3.1 现场数据采集

1)采集线路曲线半径长度、缓和曲线长度。在线路曲线上标明的数据中，采集对应的数值。

2)桥上线路有缓和曲线的地段，确认直缓、缓圆点或缓直、圆缓点的准确位置。

3)现场实测或查台账采集线路曲线地段的每孔梁的长度。

4)采集梁端缝的宽度。在每个梁端缝左右两侧分别采集，左右两侧取平均值，并做好记录。

3.2 用平分中矢法公式计算偏差值

1)圆曲线地段偏心计算(平均正矢)：e=L2/16R。

其中，e为平均正矢；R为曲线半径；L为交点距，梁长加前后平均梁端缝和的1/2。

圆曲线地段，每孔3处的平均正矢e绝对值都是相等的，只是偏差方向不同。梁端的两个中线偏差值与孔跨中的偏差值，方向正好相反。如果用正负来表示偏左偏右，全桥要统一，一般以线路中线偏左定为负。

2)缓和曲线地段偏心计算(平均正矢)：e=L2/16R×t/Ls。

其中，e为平均正矢；R为曲线半径；L为交点距，梁长加前后平均梁端缝和的1/2；t为测点到缓直点间的距离；Ls为缓和曲线的长度。

缓和曲线地段，每孔3处的平均正矢e绝对值不相等，偏差方向也不相同。梁端的两个中线偏差值与孔跨中的偏差值，方向正好相反。如果用正负来表示偏左偏右，全桥要统一，一般以线路中线偏左定为负。

3)圆曲线地段偏心计算公式与缓和曲线地段偏心计算公式区别：

a.是公式的区别：缓和曲线地段偏心计算公式多了个t/Ls。

圆曲线地段偏心计算(平均正矢):e=L2/16R；

缓和曲线地段偏心计算(平均正矢):e=L2/16R×t/Ls。

b.是在缓和曲线地段需要量测点到缓直点间的距离t,而圆曲线地段偏心计算不需要这个数值。

c.是两个公式的用运分界点在缓圆点处，圆曲线地段用圆曲线的公式，缓和曲线地段用缓和曲线地段公式。

用以上方法计算出的线路中线与梁跨中线的偏差值，就是标准偏差值，现场实测偏差值应与该值进行比对，确定是否超限。

3.3 实测线路中线与桥跨中线偏差

1)测量位置。

在缓和曲线、圆曲线地段的每孔梁的梁端和孔跨中进行实测，每一孔梁测3处，如图1所示。

a.在圆曲线处，梁端测量值应与孔中测量值绝对值相等正负相反。

b.要分圆曲线线部和缓和曲线部分分别测量计算。

2)测量方法。

在每个测量面的左右两侧测量，首先，找出梁体挡砟槽的外边，量取该点至相邻主轨头部外侧间的水平距离，左面测量的数值减去右面测量的数值，差除以2,即是偏差值。得数为负值说明线路中线偏左，反之为偏右，做好记录，如图2，图3所示。

3)记录、计算、标出超限处所。

为了便于记录、计算，采用表格进行。测量时，看清尺子；记录时，字迹工整，标清长度单位；计算时统一单位，以mm为单位；对偏差结果进行分析时，以计算出的偏差值为标准，减去实测偏差值即是线路中线与梁跨中线的偏差值。在人行道栏杆上标注数值，同时标明正负，正值仅标数值，负值时在数值前面标“-”。对于偏差值超出钢梁桥50 mm、圬工梁70 mm的处所时，通知线路主管部门进行拨道纠正偏差，以保证桥梁受力均匀，延长桥梁使用寿命。

4)注意安全事项。

a.在检测作业中，严格执行驻站、防护制度，现场防护员与驻站联络员3 min～5 min联络一次，确保通讯畅通。

b.如遇瞭望条件不好，严禁上线检查或作业。尤其高铁客专线，严格执行标准化作业，确保作业人员安全。

c.发现来车，及时停止作业，同侧下道在避车台或指定地点避车。

d.通过桥梁或衡越线路时，落实“手比、眼看、口呼”制度。

5)现场实践应用案例。

例1：2018年9月高铁大西客专线太钢特大桥开通前验收介入检查。由于太钢特大桥属于长大曲线桥，该验收介入检查就采用了此方法检测线路中心与梁跨中线偏差是否超限。检测结果显示，该桥曲线地段超限30 mm～40 mm。检测组马上将检测结果上报，经专业研究决定对该桥重新进行拨顺圆曲线、线路捣固，消灭了超限量，验收合格后交接开通运营。

例2：西南环线18 km+785 m 虎峪长大曲线圬工桥也存在偏差检测结果数据不准确的问题。采用此方法检测检算后，对照标准尺寸(计算偏差值)发现该桥第12孔、13孔、20孔超限4处，遂后将检测结果上报，安排进行整治，确保行车安全。

4 结语

通过现场的不断检验应用、不断完善，该检测方法日趋成熟。2019 年在单位的工班长、青工培训中，此方法作为教材进行了推广。这个成熟的检测方法进行广泛应用，提高了工作效率，也提高了现场作业人员的职业技能。